JPS63147132A - 内視鏡 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、たとえば体腔内にケーブルを挿入し体腔内や
内臓の状態を観察あるいは撮影する内視鏡に関する。

（従来の技術） 従来から内視鏡は、たとえば体腔内にケーブルを挿入し
体腔内や内臓の状態を観察あるいは撮影する器具として
用いられている。

近年、このような内視鏡として、ファイバスコープが用
いられるようになってきた。

たとえば、このようなファイバスコープは、光ファイバ
を束ね、先端断面部に結像用のレンズを配置し、光ガイ
ド用の光ファイバの先端をその近傍に配置してなる。そ
して、光ガイド用の光ファイバで体腔内を照明し、その
反射光をレンズで集光して光ファイバ束の断面部に結像
する。さらに、この出力像を接眼レンズを介して観察す
る。

しかしながらこのようなファイバスコープを用いた内視
鏡によれば、 （イ）解像度が３〜４万画素であり、非電に低い。

（ロ）光ファイバの曲げによる劣化が生じ、寿命が２〜
３年と短い。

（ハ）テレビ信号として直接取出すことができない。

等の問題点がある。

このため近年、撮像部に固体撮像素子を用いたタイプの
内視鏡の開発が行われている。これｔこよれば、解像度
が高くかつ寿命が長く、しかもテレビ信号として直接取
出すことができるという利点がある。

ところでこのような固体撮像素子搭載型の内視鏡によれ
ば、固体撮像素子を有する撮像手段と外部との接続をす
るためのケーブルとの接続部分は屈曲性を有することが
必要とされるため、この部分に可撓性配線基板を用いる
ことが考えられる。

また、このような内視鏡によれば、固体撮像素子からの
映像信号をインピーダンス変換するためのエミッタホロ
ワ回路および電源線のノイズマージンを得るためのディ
カンプリングコンデンサをこの固体撮像索子の近傍に配
置する必要がある。

この場合において、上記した可撓性配線基板を用いた場
合には、エミッタホロワ回路を構成する抵抗チップある
いはディカンプリングコンデンサ等の回路素子をこの可
撓性配線基板上に固体撮像素子と並列するように搭載す
ることが考えられる。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながらこの場合、可撓性配線基板がこれら回路素
子を搭載するスペースのため大型化し、これにより内視
鏡が大型化し先端硬性部が長くなり、この内視鏡による
観察が困難になる虞れがある。

本発明はこのような事情に対処してなされたもので、小
形化され先端硬性部の雉い観察が容易な内視鏡を提供す
ることを目的としている。

（問題点を解決するための手段） すなわち本発明の内視鏡は、円筒状の外囲器と、この外
囲器の一側面に配置され外部の被撮像光を外囲器内部に
取込むレンズ系と、前記外囲器内部に配置され前記レン
ズ系で取込まれな被撮像光をほぼ９０°折返すミラーと
、前記外囲器の内壁の近傍に配置され前記ミラーで９０
°折返された被撮像光を取込む撮像手段と、この撮像手
段を搭載する可撓性配線基板とを備えた内視鏡において
、前記撮像手段が、チップキャリアと、このチップキャ
リア上に搭載された固体撮像素子と、この固体撮像素子
を覆うように配置され該固体撮像素子を気密封止する透
光性窓付き金属キャップと、この金属キャップの外周に
沿って配置された金属フレームとを有し、かつ前記固体
撮像素子からの映像信号を処理する回路素子が、前記可
撓性配線基板の前記撮像手段搭載面の裏面に該撮像手段
と対向するように搭載されていることを特徴としている
。

（作　用） 本発明の内視鏡において、円筒状の外囲器の内壁と撮像
手段との湾曲する間隙に、固体撮像素子からの映像信号
を処理する回路素子が配置されているので、外囲器の全
長が規くなりひいては先端硬性部が短くなり、これによ
つ観察の容易化を図ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例の詳細を図面に基づいて説明する
。

第１図は本発明の一実施例に係る内視鏡のシステムを示
す図である。

同図において、符号１はシステム本体であり、このシス
テム本体１には、先端に内視鏡としての撮像部等が内蔵
された硬質で円筒状の外囲器２を有するケーブル３が接
続されている。

システム本体１は、カラーＣＲＴモニタ１ａ、データ入
力用キーボード１ｂ等を備えるとともに、１Ｍ御・処理
部、Ｘｅランプ光源、フレームメモリ、記録写真用３５
１１カメラ等が内蔵されている。

また、外囲器２内は第表図に示す構造とされている。

すなわち同図に示すように、外囲器２の先端側面のほぼ
中央には、外部の被撮像光を外囲器２内部に取込むレン
ズ系４が配置されている。また、このレンズ系４の光軸
上の所定の位置には、このレンズ系４で取込まれた被撮
像光をほぼ９０°折返すミラー５が配置されている。さ
らに、ミラー５で９０°折返された光軸上には、被撮像
光を取込み光信号を電気信号に変換する撮像手段６が配
置されている。

第３図ないし第５図は上記した撮像手段６をさらに詳細
に説明するための図である。

これらの図において、符号７はチップキャリアであり、
このチップキャリア７上には固体撮像素子８がｔ’ｒ；
ｕされている。そして、この固体撮像素子８を気密封止
するガラスないし透光性サファイア等の透光性窓付き（
以下、ガラス窓付と呼ぶ。）金属キャップ９がこの固体
撮像素子８を覆うように配置されている。また、このガ
ラス窓付き金属キャップ９の外周に沿って金属フレーム
１０が配置されている。

そして、このような構造を有する撮像手段６は、固体撮
像素子８からの電気信号である撮像信号をインピーダン
ス変換するためのエミッタホロワ回路を形成するミニモ
ールドトランジスタＴｒおよび複数個の抵抗チップＲな
らびに電源線のノイズマージンを得るための複数のディ
カンプリングコンデンサＣ等の回路素子１１が可撓性配
線基板１２上に搭載されている。一方、この可撓性配線
基板１２の撮像手段６搭載面の裏面には、この撮像手段
６と対向するように、上記したディカップリングコンデ
ンサＣの中の少なくとも１個のディカップリングコンデ
ンサＣが搭載されている。チップキャリア７と可撓性配
線基板１２との接合部およびこれらディカップリングコ
ンデンサＣが、有機絶縁樹脂１３により封止されている
。

上記チップキャリア７は、アルミナ等のセラミック基体
からなる。そして、このチップキャリア７表面外周には
、ガラス窓付き金属キャップつと溶着させるための熱膨
脹率が前記セラミック基体とほぼ等しいコバール、Ｆｅ
／Ｎｉ４２アロイ等からなる金属製リング１４がへｇロ
ー等の接着剤により固。

着されている。また、チップモヤ９フフ表面内部には、
固体撮像素子８を搭載するためのダイポンディングパッ
ド１５が形成されているとともに、ワイヤポンディング
パッド１６が形成され、このワイヤポンディングパッド
１６と固体撮像素子８の所定のパッドとがボンディング
ワイヤ１７により電気的に接続されている。さらに、こ
のチップキャリア７裏面には、ワイヤポンディングパッ
ド１６と導通され可撓性配線基板１２と半田等の接着剤
で電気的に接続するための導体パッド１８が形成されて
いる。

上記ガラス窓付き金民キャップ９は、熱膨脹率がチップ
キャリア７とほぼ等しいコバール、Ｆｅ／Ｎ１４２アロ
イ等からなるキャップ状金属製枠体１９内に熱膨張係数
の整合のとれた透明ガラス２０を低融点ガラス等の接着
剤により固着したｔｉＪ造にされている。そして、透明
ガラス２０の表裏両面には、反射防止コーティング層（
図示せず）が形成され、さらに透明ガラス２０の裏面に
は、赤外線カットフィルタ（図示せず）が形成されてい
る。

上記金属フレーム１０は、透孔２１が穿設された突出部
２２を有し、ネジ２３をこの突出部２２の透孔２１に通
して外囲器２の所定の位置に螺入することによりこの金
属フレーム１０すなわち撮像手段６が外囲器２に固着さ
れている（第２図参照）。

上記可撓性配線基板１２は、半製品状態においては第６
図および第７図に示す構造とされている。

すなわち同図に示すように、先端部のチップキャリア７
が搭載される位置では幅狭にされており、回路素子１１
が搭載される位置からその後方に向けて幅広にされてい
る。そして、チップキャリア７が搭載される幅狭位置に
は、チップキャリア７裏面に形成された導体バンド１８
と対応した位置にそれぞれ導体パターン２４が露出状態
で突出されており、上記したように、この導体パターン
２４とチップキャリア７の導体パッド１８とが半田等の
接着剤で電気的に接続されつつかつ固着されている。一
方、この幅狭位置の裏面には、ディカップリングコンデ
ンサＣが搭載される導体パッド２５が形成されており、
この導体パッド２５とディカップリングコンデンサＣの
接続端子とが半田等の接着剤で電気的に接続されつつか
つ固着されている。また、回路素子１１が搭載される幅
狭位置には、回路素子１１と対応した位置にそれぞれ導
体パッド（図示せず）が露出されており、この導体バン
ド〈図示せず）と各回路素子１１の端子とが半田等の接
着剤で電気的に接続されつつかつ固着されている。さら
に、この回路素子１１が搭載される幅狭位置の裏面には
、システム本体１と接続されるケーブル３内の信号伝送
ケーブルの端子（図示せず）と半田等の接着剤で電気的
に接続されつつかつ固着される導体パッド２６が露出さ
れている。さらにまた、回路素子１１が搭載される位置
からその後方に向かう幅広位置には、これら回路素子１
１からの配線パターンおよび前記ケーブル３内のシステ
ム本体１と接続される信号伝送ケーブルの端子（図示せ
ず）と半田等の接着剤で電気的に接続されつつかつ固着
される導体パット２６からの配線パターン２７がその終
端まで導出されており、その終端において導体入出力バ
ンド２８が形成されている。これにより、この可撓性配
線基板１２をこのような状態のまま第３図ないし第５図
に示したｍ造に組立て、可撓性配線基板１２の終端に形
成された導体入出力パッド２８に既存のコネクタ等を介
して試験装置と電気的に接続し半製品の状態で機能試験
を行うことができる。そして、可撓性配線基板１２の回
路素子１１が搭載される位置からその後方に向かう幅広
位置を切断除去することにより製品の状態とすることが
できる。すなわち、製品の状態においては、可撓性配線
基板１２の回路素子１１が搭載される幅狭位置の裏面に
形成された導体パッド２６とシステム本体１と接続され
るケーブル３内の信号伝送ケーブルの端子（図示せず）
との接続により、撮像手段６とシステム本体１とが接続
されることになる。

次に、外囲器２の撮像部以外の構成を第８図に基づいて
説明する。

同図に示すように、外囲器２の先端側面のほぼ中央に配
置されたレンズ系４の周辺には、ケーブル３を介して外
部と接続された、外部より鉗子を導入するための鉗子口
２９、外部よりエアーを送出するための送気口３０、外
部より水を送出するための送水口３１および外部のＸｅ
ランプがらの光を照射するための照明口３２が撮像手段
６と対向する側に配置されている。

しかして、このような構造を有する内視鏡によれば、撮
像部に固体撮像素子８が用いられているので、解像度が
約１０万画素となり、非電に高いものとなる。またこの
場合、画像情報をテレビ信号として直接取出すことがで
きるので、多人数による診断、共同作業による治療、医
学生への教育、静止画での観察、記録媒体への保存、画
像処理の容易化、病院間でのオンライン、オフラインに
よる情報交換等が可能となる。

また、この内視鏡から本体システム１への映像信号はケ
ーブル３を介して電気信号として送出されるので、ケー
ブル３は光ファイバのような曲げによる劣化が生じるも
のを用いる必要はなくなる。

また、固体撮像素子８はガラス窓付き金属キャップ９に
より気密Ｊ１止された構造、ずなわちハーメティックシ
ール構造を有しているので、この固体撮像素子８の湿気
による劣化を防止することができる。かくして、このよ
うな構造を有する内視鏡によれば、長寿命を確保するこ
とができるようになる。

さらにまた、電源線のノイズマージンを得るための複数
のディカップリングコンデンサＣの中の１個のディカッ
プリングコンデンサＣが可撓性配線基板１２の撮像手段
６搭載面の裏面すなわち円筒状の外囲器２の内壁と撮像
手段６との湾曲する間隙に搭載されているので、従来例
で説明したようにこれらを可撓性配線基板上に搭載した
ものに比べて可視性配線基板の全、長が短くなり、これ
により外囲器２の全長が短くなる。かくして先端硬性部
が短くなり、この外囲器２の回転半径が小さくなり、医
師の観察範囲の拡大、医師の診断・治療の容易化を図る
ことが可能となる。

なお、上述した実施例によれば、可撓性配線基板１２の
撮像手段６搭載面の裏面に１個のディカップリングコン
デンサＣを配置するものであったが、本発明はこれに限
定されることなく、撮像信号をインピーダンス変換する
ためのエミッタホロワ回路を形成する抵抗チップＲであ
ってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明の内視鏡によれば、外囲器の
全長か珂くなりひいては先端硬性部が翅くなり、観察が
容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る内視鏡のシステムを示
す斜視図、第２図は第１図の内視鏡の構造を示す断面図
、第３図は第２図の内視鏡における撮像手段を示す平面
図、第４図は第３図の正面断面図、第５図は第３図の側
面断面図、第６図は第２図の内視鏡における可撓性配線
基板を示す平面図、第７図は第６図の一部説明図、第８
図は第２図に示した内視鏡の撮像部以外の構成を示す図
である。 ■・・・・・・・・・システム本体 ２・・・・・・・・・外囲器 ３・・・・・・・・・ケーブル ４・・・・・・・・・レンズ系 フ′−°°°１１ζフー ６・・・・・・・・・撮像手段 ７・・・・・・・・・チップキャリア ８・・・・・・・・・固体撮像素子 ９・・・・・・・・・ガラス窓付き金属キャップ１０・
・・・・・・・・金属フレーム １１・・・・・・・・・回路素子 １２・・・・・・・・・可撓性配線基板Ｃ・・・・・・
・・・ディカップリングコンデンサ出願人　　　　　　
株式会社　東芝 代理大　弁理士　　須　山　佐　− ン　　　　　　、−−１５ 第４図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒状の外囲器と、この外囲器の一側面に配置さ
   れ外部の被撮像光を外囲器内部に取込むレンズ系と、前
   記外囲器内部に配置され前記レンズ系で取込まれた被撮
   像光をほぼ９０°折返すミラーと、前記外囲器の内壁の
   近傍に配置され前記ミラーで９０°折返された被撮像光
   を取込む撮像手段と、この撮像手段を搭載する可撓性配
   線基板とを備えた内視鏡において、前記撮像手段が、チ
   ップキャリアと、このチップキャリア上に搭載された固
   体撮像素子と、この固体撮像素子を覆うように配置され
   該固体撮像素子を気密封止する透光性窓付き金属キャッ
   プと、この金属キャップの外周に沿って配置された金属
   フレームとを有し、かつ前記固体撮像素子からの映像信
   号を処理する回路素子が、前記可撓性配線基板の前記撮
   像手段搭載面の裏面に該撮像手段と対向するように搭載
   されていることを特徴とする内視鏡。
2. （２）固体撮像素子からの映像信号を処理する回路素子
   が、撮像信号をインピーダンス変換するためのエミッタ
   ホロワ回路を形成する抵抗チップまたは電源線のノイズ
   マージンを得るためのディカップリングコンデンサであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内視鏡
   。
3. （３）チップキャリアが、セラミック基体からなり、該
   表面外周には金属キャップと溶着させるための熱膨脹率
   が前記セラミック基体とほぼ等しい金属製リングが固着
   されているとともに、該表面内部には固体撮像素子を搭
   載するためのダイボンディングパッドと固体撮像素子と
   電気的に接続するためのワイヤボンディングパッドとが
   形成され、かつ該裏面には可撓性配線基板と電気的に接
   続するための導体パッドが形成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の内視鏡。
4. （４）透光性窓付き金属キャップが、熱膨脹率がチップ
   キャリアとほぼ等しいキャップ状金属製枠体内に熱膨脹
   係数の整合のとれた透光性板を固着した構造にされてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内視鏡
   。
5. （５）透光性板の表裏両面に、反射防止コーティング層
   が形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第４
   項記載の内視鏡。
6. （６）透光性板の裏面に、赤外線カットフィルタが形成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載
   の内視鏡。
7. （７）金属フレームが、透孔が穿設された突出部を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の内視鏡
   。
8. （８）チップキャリアと可撓性配線基板との接合部およ
   び前記可撓性配線基板の前記撮像手段搭載面の裏面に該
   撮像手段と対向するように搭載された回路素子が、有機
   絶縁樹脂により封止されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の内視鏡。